Planta herbácea robusta, anual o perenne de vida corta, que puede alcanzar entre 1 y 2,5 m de altura. Forma un tallo erecto, con ramificación escasa y cubierto de una densa pubescencia glandulosa que le confiere un tacto pegajoso. Las hojas, grandes y alternas, pueden medir entre 30 y 50 cm de largo por 15 a 25 cm de ancho, son de forma oval‑lanceolada, con la base decurrente sobre el tallo. El color de las hojas varía del verde claro al verde intenso . Las flores, dispuestas en panículas terminales, son tubulares, de color que abarca el blanco, rosa pálido y crema, con una longitud de 4 a 5 cm; desprenden una fragancia dulzona . El fruto es una cápsula ovoide de unos 1.5 cm que contiene numerosas semillas muy pequeñas.
El tabaco es originario de América, concretamente de la región andina, en el límite entre Perú, Bolivia y Ecuador, donde se domesticó hace más de 2.000 años a partir de la hibridación natural de especies silvestres como N. sylvestris y N. tomentosiformis. Los pueblos amerindios ya lo consumían en forma de pipa o aspirado y lo empleaban con fines rituales y medicinales antes de la llegada de los europeos. Tras la llegada de Colón, la planta se introdujo en España, desde donde se extendió por toda Europa de mano de embajadores como Jean Nicot (quien da nombre al género) y el monje Ramón Pané. Su cultivo comenzó en Europa hacia 1560 y en Norteamérica (Virginia) en 1612. A lo largo del siglo XVII, la planta se difundió por todo el mundo, convirtiéndose en uno de los cultivos comerciales más importantes.
Se trata de un tejido vegetal muy rico en alcaloides, en especial la nicotina, que supone aproximadamente el 97% del total de alcaloides presentes. El contenido de nicotina en las hojas secas oscila generalmente entre el 0,7% y el 5% (7000-50000 ppm), aunque en ciertas variedades puede alcanzar el 8%. Además contiene otros alcaloides como nornicotina, anabasina, anatabina, así como flavonoides, taninos, ácidos orgánicos y azúcares.
Tras la cosecha, las hojas verdes deben someterse a un proceso de curado (cura) para eliminar la humedad, fijar el color y desarrollar el aroma. Los principales métodos de curado son: al aire (air‑cured), al sol (sun‑cured), con calor en hornos (flue‑cured) y con humo de madera (fire‑cured). Durante el curado, las hojas pierden hasta el 87% de su peso. Posteriormente, el tabaco se fermenta para reducir el contenido de nicotina y eliminar impurezas, mejorando su sabor. Una vez fermentado, se puede acondicionar en pacas o en atmósfera controlada; para su conservación doméstica, las hojas secas se guardan en recipientes herméticos en lugar fresco y seco. A escala doméstica también puede congelarse.